半导体装置的制造方法及衬底处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体装置的制造方法，所述制造方法在防止对衬底的热破坏或热预算增大的同时，在衬底与薄膜之间以低氧.碳密度形成高品质界面。所述制造方法包括下述步骤：将晶片搬入反应炉内的步骤；在反应炉内对晶片进行前处理的步骤；在反应炉内对进行了前处理的晶片进行主处理的步骤；将主处理后的晶片搬出反应炉的步骤；其中，在前处理步骤结束后至主处理开始的期间，至少在对反应炉进行真空排气时，向反应炉内一直持续供给氢气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置(半导体设备)的制造方法以及衬底处理装置，例如，涉及一种半导体集成电路装置(下面称为IC)的制造方法，该方法有效用于在形成了含有半导体元件的半导体集成电路的半导体晶片(wafer)(下面称为晶片)上形成薄膜的工序，特别涉及硅晶片与薄膜之间形成高品质界面的技术。
技术介绍
在IC的制造方法中，用减压CVD法(化学气相成长法)在晶片上形成薄膜。近年，为了解决将晶片导入反应炉时由自然氧化膜增厚或粘附杂质引起的半导体劣化等问题，采用下述方法，即，在反应炉的前端设置预备室，在预备室内充分除去氧或水分等，用氮气置换预备室内后，将晶片导入反应炉内。实施该减压CVD法时，广泛使用带有反应炉预备室的立式减压CVD装置(下面，称为带有预备室的CVD装置)。该带有预备室的CVD装置中，在反应炉的前端设置具有能真空抽吸的密闭结构的预备室。处理前的晶片从晶片搬入搬出口搬入预备室，放置在作为晶片处理用夹具的舟皿(boat)上。然后，密闭预备室，通过反复进行真空抽吸及氮净化，除去氧或水分等。然后，用舟皿将晶片从预备室搬入反应炉内(舟皿装载，boat loading)。但是，由于在该带有预备室的CVD装置中，用于将晶片及舟皿搬入反应炉内的驱动轴部或舟皿旋转机构部以及配线部设置在预备室内，故可能因真空抽吸时的有机物等污染物质污染晶片表面。而在搬入了晶片的反应炉内，作为使用反应气体除去晶片上的自然氧化膜或杂质的方法，采用氢(H2)退火法。例如，参见专利文献1。专利文献1特开平5-29309号公报
技术实现思路
但是，由于上述氢退火法一般必须进行900～1000℃的高温处理，故需要考虑对IC的热破坏以及热预算(thermal budget)增大的问题。另一方面，为了在半导体晶片与薄膜之间以低氧·碳密度形成高品质界面，从将晶片导入带有预备室的CVD装置内至在反应炉中即将成膜之前的晶片表面的污染降至最低是重要的。具体而言，在预备室中向反应炉搬入晶片前的氮置换时以及从反应炉搬出晶片时，必须抑制来自驱动轴部及舟皿旋转机构部及配线部的有机物对晶片表面的污染。另外，在反应炉内，必须抑制来自比较低温的炉口部的污染。并且，至在晶片上即将形成薄膜之前为止，必须实施炉内环境的高清洁化及吸附于表面的污染物质的还原·脱离。本专利技术的目的在于提供半导体装置的制造方法及衬底处理装置，其中，所述半导体装置的制备方法和衬底处理装置能在防止发生对衬底的热破坏或热预算增大的同时，在衬底与薄膜之间以低氧·碳密度形成高品质界面。用于解决上述问题的代表性方法如下所述。(1)一种半导体装置的制造方法，所述方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；与向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理(pretreatment)的步骤；与向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的衬底进行主处理(main process)的步骤；与将所述主处理后的衬底搬出所述反应炉的步骤，其中，所述前处理结束后至所述主处理开始期间，至少在对所述反应炉内进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。(2)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理结束后至所述主处理开始期间，向所述反应炉内一直持续供给氢气。(3)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为第一温度，进行所述主处理时，将所述反应炉内的温度设为与所述第一温度不同的第二温度。(4)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述制造方法还包括将所述衬底搬入所述反应炉内后，将所述反应炉内的温度升高至进行所述前处理时的温度的步骤，在该升温步骤中也向所述反应炉内供给所述前处理气体。(5)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，边升高所述反应炉内的温度边进行所述前处理。(6)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度，将所述反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力。(7)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给硅烷类气体作为所述前处理气体。(8)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体作为所述前处理气体。(9)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；将所述反应炉内的温度升高至前处理温度的升温步骤；向升高至所述前处理温度的所述反应炉内供给前处理气体，对所述衬底进行前处理的步骤； 向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤，其中，在将所述反应炉内的温度升高至所述前处理温度的步骤中，也向所述反应炉内供给所述前处理气体。(10)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；向所述反应炉内供给前处理气体对所述衬底进行前处理的步骤；向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤，其中，所述前处理是边升高所述反应炉内的温度边进行的。(11)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；在所述反应炉内对所述衬底进行前处理的步骤；在所述反应炉内对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体。(12)如上述(11)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给含有硅原子的气体时，将反应炉内温度设为第一温度，向所述反应炉内供给含有氯原子的气体时，将所述反应炉内温度设为与所述第一温度不同的第二温度。(13)如上述(12)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述主处理步骤中，将所述反应炉内温度设为与所述第二温度不同的第三温度。(14)如上述(12)所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。(15)如上述(13)所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内的温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，及将所述反应炉内的温度从所述第二温度改变至所述第三温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。(16)如上述(11)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述含有硅原子的气体是选自单硅烷(SiH4)气体及二硅烷(Si2H6)气体中的至少一种气体，所述含有氯原子的气体是选自氯化氢(HCl)气体及二氯硅烷(SiH2Cl2)气体中的至少一种气体。(17)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；向所述反应炉内供给前处理气体，对所述衬底进行前处理的步骤；向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤，其中，所述前处理步骤中，将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度，将所述反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力。(18)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的制造方法，所述方法包括下述步骤：将衬底搬入反应炉内的步骤；向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理的步骤；向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的衬底进行主处理的步骤；将所述主处理 后的衬底搬出所述反应炉的步骤；其中，在所述前处理结束后至所述主处理开始的期间，至少在对所述反应炉内进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-11-8 324067/2004;JP 2005-9-7 259894/20051.一种半导体装置的制造方法，所述方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理的步骤；向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的衬底搬出所述反应炉的步骤；其中，在所述前处理结束后至所述主处理开始的期间，至少在对所述反应炉内进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述前处理结束后至所述主处理开始的期间，向所述反应炉内一直持续供给氢气。3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为第一温度；进行所述主处理时，将所述反应炉内的温度设为与所述第一温度不同的第二温度。4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述制造方法还包括将所述衬底搬入所述反应炉内后，将所述反应炉内的温度升高至进行所述前处理时的温度的步骤，在该升温步骤中也向所述反应炉内供给所述前处理气体。5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，边升高所述反应炉内的温度边进行所述前处理。6.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度，将所述反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力。7.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给硅烷类气体作为所述前处理气体。8.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体作为所述前处理气体。9.一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；将所述反应炉内的温度升温至前处理温度的升温步骤；向升高至所述前处理温度的所述反应炉内供给前处理气体，对所述衬底进行前处理的步骤；向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；其中，在将所述反应炉内的温度升高至所述前处理温度的步骤中，也向所述反应炉内供给所述前处理气体。10.一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；向所述反应炉内供给前处理气体对所述衬底进行前处理的步骤；向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；其中，所述前处理是边升高所述反应炉内的温度边进行的。11.一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤将衬底搬入反应炉内的步骤；在所述反应炉内对所述衬底进行前处理的步骤；在所述反应炉内对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体。12.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给含有硅原子的气体时，将反应炉内温度设为第一温度；向所述反应炉内供给含有氯原子的气体时，将所述反应炉内温度设为与所述第一温度不同的第二温度。13.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中，所述主处理步骤中，将所述反应炉内温度设为与所述第二温度不同的第三温度。14.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。15.如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内的温度从所述第一温度改变至所述第二温度时...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎贵志，笠原修，野田孝晓，前田喜世彦，森谷敦，坂本农，
申请(专利权)人：株式会社日立国际电气，
类型：发明
国别省市：JP[日本]